城市与化工园区变电站接地解决方式

摘要：随着城市与工业化的发展，电气绝缘水平面逐步提高，变电站向小型化、户内化发展，变电站站址选择余度减小，土壤电阻率较高的地方也被迫使用，传统接地方式已不可能满足城市或化工园区设计要求，文章通过对BASF重庆MDI项目110kV变电站的设计实践对城市与化工园区变电站小型化、户内化发展的接地电阻，探讨了以何种方式解决，采用何种产品，采用哪种接地施工方式。

关键词：接地电阻；变电站；接地极；土壤电阻率；城市与化工园区

中图分类号：TM727文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）24-0148-02随着城市与工业化的发展，电气绝缘水平面逐步提高，变电站向小型化，户内化发展，占地面积减小，变电站站址选择余度减小，土壤电阻率较高的地方也被迫使用；随着电力系统的发展，电网规模的不断扩大，接地短路电流越来越大，对接地的要求越来越高。传统接地方式已不可能满足城市或化工园区设计要求；在投入运行前，主接地网的接地电阻必须达到设计要求，否则将影响变电站的人员和设备的安全。本文通过对BASF重庆MDI项目110kV变电站的设计实践，探讨城市与化工园区变电站接地解决方式，保证变电站内人身和设备

安全。

1接地存在的问题

电力系统及电网规模的发展壮大，接地短路电流将越来越大，Rw＜2000/I，变电站电气装置保护接地的接地电阻要求值越来越小。

附着工业化发展，环境温度、环境污染，土壤腐蚀上升；导致传统广泛采用镀锌钢腐蚀速度加快。使用奉命达不到要求；而改造运行中的变电站主地网非常复杂繁琐而昂贵。

2BASF重庆MDI项目110kV变电站的接地设计实践

2.1设计需解决的问题

BASF110kV变电站为全户内站，入地短路电流大；变电站用于接地面积小；为回填土，土壤电阻率不均，腐蚀性大。

2.2接地电阻与接触电位和跨步电位计算

土壤电阻率测量：根据化学工业岩土工程有限公司《巴斯夫重庆MDI一体化项目岩土工程勘察报告》提供资料如下：“建地0层（Qml），素填土：褐黄～黄褐色，由场地平整时抛填堆放而成，主要由含量不均的泥岩砂岩碎块、粘性土及少量混凝土碎块等组成，直径一般5～30cm，最大块石直径约80cm。填土时随意抛填堆放而成，排列杂乱，呈松散～稍密状，未经分层碾压，结构松散，密实性差异大。填土年限3年余。普遍分布。”根据该公司编制项目的《原位测试报告试验项目（电阻率）》提供资料：“站址1米层电阻率为52～58Ω·m。”考虑季节系数1.5，本工程土壤电阻率取87Ω·m。

I=（Imax-Iz）（1-Kf1）或I=Iz（（1-Kf2）；

式中：

I—入地短路电流

Iz—主变压器中性点接地短路电流

Imax—系统最大接地短路电流

Kf1—站内短路时避雷线的工频分流系数，取0.5

Kf2—站外短路时避雷线的工频分流系数，取0.1

经计算：当发生站内单相接地短路时，流经接地装置的接地电流19.8kA；接地电阻要求值Rw＜2000/I=0.101Ω；按传统方式铺设接地，全站接地网接地电阻为0.940Ω。不满足接地电阻要求值。

；对接触电位差、跨步电

位差和接地电位允许值的计算。

接地网最大接触电位差

接地网最大跨步电位差

允许最大接触电位差

允许最大跨步电位差

故：接触电位差不满足要求

故：跨步电位差不满足要求

由此可见该站接地网在此范围内仅依靠水平接地网，而采取其它措施的情况下其地网接地电阻、接触电位差和跨步电位差不满足规程要求。在投入运行前，主接地网的接地电阻必须达到设计要求，否则将影响变电站的人员和设备的安全。因面必须采取措施。

2.3采取的措施

在防直雷的人工接地体距建筑物出入口或人行道不应小于3m。当小于3m时应采取下列措施之一：水平接地体局部深埋不应小于1m；水平接地体局部包绝缘物，可采用50～80mm厚的沥青层；采取对变电站敷设沥青道路、在变电站铺设接地网的面积内铺设碎石地面提高地表面的电阻率，以提高允许最大接触电位差和允许最大跨步电位差。为保证变电站内人身和设备安全，采取降低阻接地电阻的措施。采取与全厂的大地网相接和深埋垂直接地体等降低接地电阻措施，本站仅依靠水平接地体，水平接地极在此有限的面积内布置，本站是无法满足接地电阻的要求的，需深孔接地可降低接地电阻，深埋垂直接地极；用6根深井接地极采用φ69的铜包锌接地极，深度为25m。接地主网线路若全部使用钢材，由于钢材与岩石的表面结合性较差，导致接地体不能发挥其效果，并由于钢材的耐腐蚀性较差，故采用铜接地体防止腐蚀，其理论寿命大于80年，大于镀锌钢的使用年限。

2.4采取后的效果

仅采取对变电站敷设沥青道路、在变电站铺设接地网的面积内铺设碎石地面提高地表面的电阻率，以提高允许最大接触电位差和允许最大跨步电位差。考虑雨季时沥青和碎石均按电阻率为：1500Ω.m考虑。

允许最大接触电位差：

允许最大跨步电位差：

根据以上计算接触电位差不满足要求

跨步电位差满足要求

由此可见，对变电站的敷设沥青道路、在变电站铺设接地网的面积内铺设碎石地面提高地表面的情况下其地网接地电阻、接触电位差仍不满足规程要求。必须采取降阻措施来降低接地电阻和接触电势。

与全厂的大地网相接和深埋垂直接地体等降低接地电阻措施后，地网总接地电阻：R=0.20。地网最大接触电位差：

接触电位差满足要求。

经过上述措施处理，最终通过检测验收。

3结语

通过对BASF重庆MDI项目110kV变电站的设计实践对城市与化工园区变电站小型化、户内化发展的接地电阻，提出了以下建议：

（1）地网处理是一系统工程，接地电阻的大小主要以接地装置流过接地短路电流入地时，接地装置的电位不超过2000V为准，否则不管接地电阻多大，都需按规定核算接触电势、跨步电压等指标，并应采取相应的措施。低接地电阻的接地网可能是危险的地网，而通过合理的设计，较高接地电阻的地网是安全的地网。通过合理的设计，使得变电站有一个低的足够安全的接触电位差、跨步电位差、地电位是我们设计安全地网的最终目的。

（2）主地网大范围换土方式来改变土壤电阻率是不可取的。要达到需用土壤电阻率，量太大，不易实施；在接地极小范围换土，仅加大了接地极的截面积，接地网达不到要求接地电阻。

（3）深孔上下层土壤电阻率相差越大，深孔加接地极可大大降低接地电阻。这种方法值得采用与推广。

（4）新型接地材料效果明显，兼具接地体防腐作用，值得推广，但需要时间的验证。各种降阻措施的运用应该针对自不同的环境，不能一概而论。铜质防腐性好，适宜腐性较大的环境。

参考文献

[1] 交流电气装置的接地（DL/T621-1997）[S]．北京：中

国电力出版社，1998．

[2] 王东生．关于采用打斜井的方法降低变电站接地电阻

研究[A]．全国电网接地方式与技术研计会论文集

[C]．北京：电力设备杂志社，2005．

作者简介：陈沛岐（1967—），男，重庆人，重庆陆洋工程设计有限公司工程师，研究方向：城市与化工园区变电站接地。